用于制造陶瓷功能层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造用于电化学电池、尤其用于燃料电池的陶瓷功能层(12)的方法，其中，在至少一个方法步骤中，将由过渡金属氧化物制成的用于降低烧结温度的烧结辅助剂(16)掺和给陶瓷粉末(14)，所述陶瓷粉末形成所述陶瓷功能层(12)的主要组分。本发明专利技术提出，在至少一个方法步骤中，将所述烧结辅助剂(16)尤其以粗颗粒状态掺和给所述陶瓷粉末(14)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造陶瓷功能层的方法
技术介绍
在US2016/0233534A1中已经提出一种用于制造用于电化学电池的陶瓷功能层的方法，在所述方法中，在至少一个方法步骤中将由过渡金属氧化物组成的、用于降低烧结温度的烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末，所述陶瓷粉末形成陶瓷功能层的主要组分。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于制造用于电化学电池、尤其用于燃料电池的陶瓷功能层的方法，其中，在至少一个方法步骤中将由过渡金属氧化物组成的、用于降低烧结温度的烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末，所述陶瓷粉末形成陶瓷功能层的主要组分。本专利技术提出，在至少一个方法步骤中将尤其呈粗颗粒状态的烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末。“电化学电池”尤其应理解为燃料电池和/或电解器的至少一个部件、尤其是组件。尤其地，电化学电池也可以包括整个燃料电池或整个电解器。优选地，电化学电池至少构造为高温燃料电池、尤其是固体氧化物燃料电池(简称为SOFC)的部件和/或构造为高温电解器的部件。优选地，用于电化学电池的陶瓷功能层构造为燃料电池或电解器的组件。优选地，陶瓷功能层构造为电解质。但也可以考虑，陶瓷功能层构造为燃料电极、空气电极、气体屏障、扩散屏障、反应阻挡层、电子阻塞部、抗氧化部或另外的本领域技术人员认为有意义的用于电化学电池的陶瓷功能层。优选地，陶瓷功能层气密地构造。但也可以考虑，陶瓷功能层多孔地或半透性地构造。优选地，“陶瓷”应理解为以下材料：至少直至25％体积百分比、优选至少直至50％体积百分比由陶瓷组成。尤其地，材料的“主要组分”应理解为具有最大质量分量和/或最大体积分量的组分和/或原料。优选地，陶瓷功能层的主要组分是陶瓷。优选地，作为主要组分使用二氧化铈。尤其地，陶瓷材料也可以构造为包括陶瓷的复合材料、如金属陶瓷。优选地，陶瓷材料为了形成陶瓷功能层在至少一个方法步骤中作为粉末存在。“烧结辅助剂”尤其应理解为添加剂，所述添加剂添加给主要组分，以便改变用于陶瓷功能层的烧结参数。尤其地，烧结辅助剂设置成用于，尤其相比于没有烧结辅助剂的类似的陶瓷功能层降低用于陶瓷功能层的必要的最大烧结温度和/或必要的最大烧结持续时间。优选地，烧结辅助剂在至少一个方法步骤中作为粉末存在。“设置”尤其应理解为特定地设立、特定地设计和/或特定地构型。对象设置用于特定的功能，这尤其应理解为：所述对象在至少一个应用和/或运行状态中满足和/或实施该确定的功能。材料的“粗颗粒状态”尤其应理解为以下状态，在该状态中材料以颗粒形式存在，所述颗粒共同具有至少小于20m2/g、优选小于17m2/g、特别优选小于15m2/g的与质量相关的比表面。优选地，烧结辅助剂构造为亚微粉末并且尤其不构造为纳米粉末。尤其地，烧结辅助剂包括大于50nm、优选大于75nm、特别优选大于100nm的平均颗粒尺寸。可以考虑，烧结辅助剂具有至少5m2/g、优选至少7m2/g、特别优选至少10m2/g的与质量相关的比表面。烧结辅助剂可以在粗颗粒状态中作为干粉末或者在于另外的组分混合的情况下作为膏存在。优选地，在至少一个方法步骤中，烧结辅助剂与陶瓷粉末混合。优选地，陶瓷粉末和/或烧结辅助剂在至少一个方法步骤中通过添加至少一个另外的组分加工成膏、尤其是筛网印刷膏或刮板印刷膏。也可以考虑，陶瓷粉末和/或烧结辅助剂在将烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末之前通过添加至少一个另外的组分加工成膏。优选地，在至少一个方法步骤中，尤其在掺和烧结辅助剂之前、之后和/或期间，作为另外的组分将至少一个尤其是有机的接合剂掺和给陶瓷粉末和/或烧结辅助剂。优选地，在至少一个方法步骤中，尤其在掺和烧结辅助剂之前、之后和/或期间，作为另外的组分将至少一个溶剂掺和给陶瓷粉末和/或烧结辅助剂。可以考虑，在至少一个方法步骤中，尤其在掺和烧结辅助剂之前、之后和/或期间，作为另外的组分将另外的添加剂掺和给陶瓷粉末和/或烧结辅助剂。例如在至少一个方法步骤中，将至少一个分散剂、至少一个软化剂和/或至少一个除沫剂作为另外的添加剂掺和给陶瓷粉末和/或烧结辅助剂。优选地，在至少一个方法步骤中，将尤其包括陶瓷粉末、烧结辅助剂和至少一个另外的组分的膏充分混合、分散和/或均匀化。通过所述方法的根据本专利技术的构型，可以有利地避免超细的纳米粉末作为烧结辅助剂的使用。尤其地，可以通过有利地成本有利的烧结辅助剂制造陶瓷功能层。尤其地，可以将烧结辅助剂的灰尘出现保持为小。尤其地，可以有利地将由于烧结辅助剂的空气污染保持为小，所述烧结辅助剂部分地在制造过程之后作为悬浮物质保留。尤其地，由于通过烧结辅助剂引起的灰尘形成所导致的健康风险可以有利地保持为小。尤其地，有利地需要小的保护和/或清洁措施来抵抗卷起的烧结辅助剂的积聚。此外提出，在至少一个方法步骤中，将氧化锌作为烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末。特别优选地，作为过渡金属氧化物使用氧化锌。尤其地，烧结辅助剂在至少一个方法步骤中构造为氧化锌粉末。尤其地，使用粗颗粒的氧化锌粉末。尤其地，在至少一个方法步骤中，将氧化锌粉末与陶瓷粉末混合。也可以设想，作为过渡金属氧化物使用氧化钴、尤其是一氧化钴、三氧化二钴(Dikobalttrioxid)和/或四氧化三钴(Trikobalttetroxid)。通过根据本专利技术的构型可以使用具有有利地小的健康风险的烧结辅助剂。尤其地，可以使用具有有利地高的可用性和/或有利地小的成本的烧结辅助剂。此外提出，在至少一个方法步骤中，将具有小于0.5％的质量分量的烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末。优选地，将具有小于0.4％、特别优选小于0.25％的质量分量的烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末。优选地，将至少具有至少0.05％、优选至少0.1％、特别优选至少0.15％的质量分量的烧结辅助剂掺和给陶瓷粉末。尤其地，质量分量涉及在干燥状态中的、尤其在接合剂蒸发之后并且尤其直接在烧结过程之前的烧结辅助剂和陶瓷粉末的总质量或者涉及陶瓷功能层的总质量。通过根据本专利技术的构型可以借助有利地少量的烧结辅助剂使烧结温度有利地保持为小和/或使烧结持续时间有利地保持为短。此外提出，在至少一个方法步骤中，陶瓷粉末在掺和烧结辅助剂时处于粗颗粒状态中。尤其地，陶瓷粉末包括小于20m2/g、优选小于17m2/g、特别优选小于15m2/g的与质量相关的比表面。优选地，陶瓷粉末构造为亚微粉末并且尤其不构造为纳米粉末。尤其地，烧结辅助剂包括大于50nm、优选大于75m、特别优选大于l00nm的平均颗粒尺寸。可以考虑，陶瓷粉末具有至少5m2/g、优选至少7m2/g、特别优选至少10m2/g的与质量相关的比表面。陶瓷粉末可以在粗颗粒状态中作为干粉末或者在与另外的组分混合的情况下作为膏存在。通过根据本专利技术的构型可以有利地避免超细的纳米粉末作为陶瓷粉末的使用。尤其地，能够以有利地成本有利的陶瓷粉末制造陶瓷功能层。尤其地，可以有利地使陶瓷粉末的灰尘形成保持为小。尤其地，可以有利地将由于陶瓷粉末的空气污染保持为小。尤其地，由于通过陶瓷粉末引起的灰尘形成所导致的健康风险可以有利地保持为小。尤其地，有利地需要小的保护和/或清洁措施来抵抗卷起的陶瓷粉末的积聚。此外提出，在至少一个方法步骤中，作为陶瓷粉末使用尤其掺杂的二氧化铈。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造用于电化学电池、尤其用于燃料电池的陶瓷功能层(12)的方法，其中，在至少一个方法步骤中，将由过渡金属氧化物制成的用于降低烧结温度的烧结辅助剂(16)掺和给陶瓷粉末(14)，所述陶瓷粉末形成所述陶瓷功能层(12)的主要组分，其特征在于，在至少一个方法步骤中，将所述烧结辅助剂(16)尤其以粗颗粒状态掺和给所述陶瓷粉末(14)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181227 DE 102018251732.01.用于制造用于电化学电池、尤其用于燃料电池的陶瓷功能层(12)的方法，其中，在至少一个方法步骤中，将由过渡金属氧化物制成的用于降低烧结温度的烧结辅助剂(16)掺和给陶瓷粉末(14)，所述陶瓷粉末形成所述陶瓷功能层(12)的主要组分，其特征在于，在至少一个方法步骤中，将所述烧结辅助剂(16)尤其以粗颗粒状态掺和给所述陶瓷粉末(14)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，将氧化锌作为烧结辅助剂(16)掺和给所述陶瓷粉末(14)。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，所述烧结辅助剂(16)以小于0.5％的质量分量掺和给所述陶瓷粉末(14)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，所述陶瓷粉末(14)在掺和所述烧结辅助剂(16)时处于粗颗粒状态中。


5.根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·格里斯尔，N·迈尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE